木箱及设计

10表示滑木厚度； 11表示辅助滑木的厚度。
9 表示底板厚度；
8 表示顶板厚度；
6 表示侧板厚度; 7 表示侧挡厚度;
5 表示端挡厚度;
4表示端板厚度;
三.滑木箱的 箱挡布置
侧面箱挡布置要求：
◆两端侧挡中心到端面的距离 〈20cm。
◆ 相邻两侧挡的中心间距〈120cm。
9 表示辅助滑木厚度。
7 表示底板厚度； 8 表示滑木厚度；
H 2 H1 6 7 8 9
三.框架结构形式选择
框架结构形式的基本要求： ①相邻立柱的中心间距〈120cm； ② 斜撑倾角在35°～45°之间。
四.框架木箱的起吊强度
起吊时的受力分析： • 内装物重量直接作用于枕木，通过枕木传递给两外侧滑木和两个侧面框架；
6.塑木材料
(1)概念：以塑料、木粉或其他植物纤维为主料，加入添加剂，经挤出或 热成型制得。 (2)特点：耐用、有类似木质的外观，比塑料硬度高； 具有优良的物理性能，比木材稳定性好； 色彩丰富；
易于成型；
有类似木材的二次加工性能； 不怕虫蛀、耐老化、耐腐蚀、吸水性小，不吸湿变形；ຫໍສະໝຸດ Baidu
能重复使用或回收再利用。
韧性低于母体材料，加工设备能耗较大。 (3)应用前景：塑木复合建材 运输包装
第3节 木箱构件的受力分析
木箱的构件，按受力特点，分为梁、柱和桁架三类。
一.梁
W l1l 2 Mc l
1 l1 l 2 l 2
M c max Wl 4
b 2 ——抗弯模量 Z 6
max
M ——强度条件 Z
1.内尺寸
L1 L0 2
B1 B0 2 2 1
H1 H 0 1 2
2.外尺寸
2 表示枕木厚度； 3 表示横梁厚度；
1 表示辅助立柱的厚度
L2 L1 2( 4 5 )
B2 B1 2( 6 7 )
H 2 H 1 8 9 10 11
第八章 木箱设计
木箱设计
木包装是木制包装箱、托盘、底盘等 一类容器的总称，广泛应用于运输包装， 特别是大型机电产品的运输包装。
木箱
木托盘
免检疫免熏蒸木箱（出口）
底盘
军用木箱
重型机械用包装箱
胶合板箱
第1节 木包装概述
1.优缺点
● 良好的抗压和抗弯强度；
● 有较好的可挠性，因而具有天然的缓冲能力和减振能力； ● 耐潮、耐磨、耐破；
• 绳索还对箱顶产生横向水平挤压力，使横梁成为压杆，使上框木产生弯曲 变形。
1.枕木的强度（梁） 2.有斜撑侧面框架的强度（平面桁架 ） 假设： ①所有节点都是光滑铰链； ②各杆轴线都通过铰链中心； ③所有载荷都作用在节点上； ④不计各杆自重，它们都是二力杆。
3.无斜撑侧面框架的强度
将滑木、上框木、下框木一起作为 弯曲构件，简化为一根梁。这根 梁的抗弯截面模量是这些构件的 抗弯截面模量之和。
● 良好的可加工性；
● 便于回收和再生利用； ● 成本较低；
▲ 资源贫乏——生态危机——节木、代木；
▲ 空箱的重量和体积太大，不便运输； ▲ 出口木包装受国外立法的限制；
2.木包装的种类
普通木箱：<200kg, 板式结构，人工装卸，考虑手柄、 手孔，不必考虑滑木、绳口及插口等结构； 滑木箱： <1500kg, 机械起吊，必须设置滑木； 框架木箱： >1500kg, 机械起吊，必须设置滑木； 底盘: 适应于塔、罐等大型机械设备；500~6000kg; 托盘: 集合包装工具；
五.滑木箱的堆码强度
承压构件：顶板、横梁、侧挡和辅助立柱。 当顶板上堆放小尺寸货物时，其压力要通过 横梁传递给两个侧面； 当上部货物尺寸很大时，其压力主要落在两 个侧面上。 因此，在分析滑木箱的强度时，将横梁承受 的压力称为顶盖载荷，其载荷集度取 3.923KPa；将侧挡和辅助立柱承受的压力 称为堆码载荷，其载荷集度取9.807Kpa。
4.木材的许用应力
[ ] k1 k 2 k 3 k 4 b
强度降低系数K1——小尺寸的试样不能完全反映木材的强度； 木材的实际尺寸<设计尺寸(加工误差，干燥收缩)；
对试验强度取一个安全系数 K1＝0.75。
冲击载荷系数K2——试样承受的是静载荷，木箱起吊和运输时的载荷为 动载荷， K2＝0.3～0.35。
1.内尺寸
L1 L0 B1 B0 H1 H 0
2.外尺寸
1
2 3 表示辅助立柱的厚度 4 表示侧面立柱的厚度； 5 表示侧板厚度 ；
6 表示顶板厚度；
表示端面立柱厚度； 表示端板厚度；
L2 L1 2( 1 2 )
B2 B1 2( 3 4 5 )
2.木材的缺陷 ●木节：硬、脆，降低木材强度， 容易变形； ●斜纹：降低木材的纵向强度； ●裂缝：破坏木材的整体性； b ●夹皮、虫眼 低。
3.木材的试验强度
顺纹拉伸、弯曲和压缩试验—测出各种强度极限 称为试验强度，用表示。试样为小尺寸、静载试验。
结果： ●顺纹抗压强度<抗拉强度; ●抗弯强度介于两者之间。 ●强度随承载时间增加而减小;长期强度为初始 强度的30～40％; ●温度愈高，含水率愈大 (在纤维饱和点以下)， 木材的强度愈
1.横梁的强度
简化为受均布载荷的简支梁。
2．侧挡与辅助立柱的强度
简化为受压柱。
六.滑木箱的构件尺寸
1.底座 滑木、辅助滑木、端木及底板的截面尺寸按表8—6的规定选用； 枕木强度计算——根数和截面尺寸； 当底座宽度超过100cm时，增加一根尺寸相同的中间滑木； 挂绳口尺寸原则上为15cm，或取滑木长的l0％以下； 底座下设置叉孔，叉孔中心间距a应≥70cm，叉孔宽度b应≥30cm， 叉孔高度h应≥4.5cm。叉孔是用辅助滑木构成的，因此要按叉孔尺寸确定辅 助滑木的长度与厚度。
胶合木箱：由胶合板及框档组合而成，自重轻，外观整 洁的小型包装箱，用于空运。
3.木包装的设计要素
产品因素：形状、重量、尺寸、强度、刚度、耐候性（耐 水、耐潮、耐微生物）、品质、价格等； 环境因素
经济因素：包装的造价和运价；
造价：材料费用、工时费用、管理费用及配套费用。 降低运价：尽可能缩小包装箱体积，节约运输空间；
木材缺陷系数K3
(1)木节。先测木节直径，计算它与板宽的比值，根据下表取K3的值。 (2)斜纹。先测斜纹的倾斜度x/c。然后根据下表取K3的值。
如果木材上既有木节，又有斜纹，先要比较两者的大小，然后按影 响大的一个因素取的值，不可将两个系数连乘。
承载时间系数K4——包装用木箱的承载时间较短，K4 =1
五.框架木箱的堆码强度
1.横梁的强度 按受均布载荷的梁计算强度；
2.梁承的强度
载荷：横梁—端作用在梁承中间的力，按受集中载荷的简支梁计算；
3.立柱的强度
按压杆计算稳定性； 分析与滑木箱相同，但其截面尺寸的选定比滑木箱繁琐，原因是： ①框架木箱的堆码载荷集度不是常量，而是按照内装物重量规定的； ②框架木箱侧面为立板，立柱厚度不但包括辅助立柱，而且还包括箱板厚度。
4.预制与组装：
预制成5个部件：底座、两个端面和两个侧面，然后运到装箱现场组装。将两个端 面分别钉在底座上，再将两个侧面分别钉在底座和两个端面上，最后钉横梁和顶板。
第5节 框架木箱
一.框架木箱结构
大型木箱： 框架木箱的外长 〈15m； 外宽〈5m； 外高〈5m； 内装物质量： 500kg-60t; 包装机械产品， 或集装小件货物。
2.滑木与侧板的强度
组合体
侧板
滑木
滑木+侧板+侧挡=整体，共同承受由枕木传递过来的弯曲载荷——组合体的 强度——超静定问题。侧挡多——求解复杂。 日本的简化方法：内装物重量均匀分布在滑木上，再通过滑木平均作用在 各个侧挡上，不考虑滑木与侧板的共同变形，分别计算两者的承载能力， 并将两者承载能力之和当成这个组合体的承载能力，据此校核这个组合 体的抗弯强度。
1．枕木的强度（滑木箱与框架木箱计算方法相同）
l1 σ/2 h a σ/2 b l2
l
b 均布载荷 中央集中载荷 两点集中载荷
4bh f b W 3l
2
2bh2 f b W 3l
:枕木的许用抗弯强度
l1 l2 l1 ) l 2 l l l b : M b (1 2 1 ) 2 l 2 a : M a (1
◆ 斜挡的倾角在35°～45°之间， 最好为45°。
对端面箱挡布置的要求：
◆箱的内宽与内高均小于 100cm时只设边立档和上横挡。 ◆箱内宽超过100cm时要增 设中立挡。 ◆箱内高超过100cm时，可 设斜挡，但倾角不得超过55° ，超过需增设水平加强材。
四.滑木箱的起吊强度
◆内装物重量直接作用在枕木上，由枕上传递给滑木，再由滑木通 过侧挡的拉力促使侧板产生弯曲变形； ◆ 起吊用的绳索还在箱顶两侧对横梁产生水平方向的挤压力，所以 滑木箱起吊时横梁起着支撑两个侧面的作用。决定横梁截面尺寸 的主要因素是堆码载荷，故只讨论枕木、滑木和侧板的强度。
1.框架木箱的组成
由底座、两个侧面、两个端面及顶盖组成的。（同滑木箱）
2.框架木箱与滑木箱在结构上的区别
①框架木箱的侧面和端面为桁架结构，箱板为立板； ②框架木箱箱板在外，骨架全都布置在箱内； ⑧框架木箱组装时是先将两个侧面安装在底座上，再将两个端面安装在 底座和两个侧面上，最后装钉顶盖。
二.框架木箱的尺寸
( 28
L
L 6 28 L 6
46 )

为压杆失稳方向的厚度；L为压杆长度。
三.桁架（木箱中的框架）
(1)以每个节点为研究对象，画受力图。 (2)以每个节点为原点取一个直角坐标系xy，并对每个节点列 出平面汇交力系的两个平衡方程：
X 0 Y 0
Wl Mc 8
二.柱（滑木箱中的立挡和框架箱的立柱）
短柱：
P A
长柱（压杆）：压杆的稳定性
PC P [ PC ] n A C [ PC ] n
PC C A
木箱压杆的许用压力公式：
300[ ] L 2 ( ) L [ PC ] A(1.168 0.028 )[ ] [ ]
2.侧面结构：查表或图
3.端面结构：查表或图 4.顶盖:横梁强度计算，按表确定截面尺寸。
七.滑木箱的制箱
1.钢钉：普通圆钉(GB350-64) 2.钉钉: 滑木箱的强度与钉钉的质量关系极大——钉钉的质量取决于钉长、用钉数量、 钉距和钉的布置。 3.螺栓联结： 端木厚度<4.5cm，用钢钉或六角头木螺钉钉在滑木上; 端木厚度>4.5cm，用直径9mm的螺栓紧固在滑木上。 枕木厚度<6cm，用钢钉钉在滑木上; 枕木厚度>6cm，用直径9mm的螺栓紧固; 枕木宽度>15cm，两端各用两个螺栓，但与中间滑木的联结可以只用一个。
5.木材的选用
(1)保证性能的同时，还要求货源充足，价格便宜；
(2)要求它的抗劈力和握钉力较好； (2)含水率原则上应在20％以下；
(3)斜纹倾斜度在1／10以下，木节直径在材宽的1／3以下，
钉钉部位及两端不应有木节。 用作应力构件的木材，其钝棱及带有树皮的大小不得超过厚 度的1／2，在材宽方向不得超过2cm。板材上不能有1.2cm以上 的木节孔、虫眼、死节和漏节。
X、Y是同一节点上的各力在x轴和y轴上的投影。 (3)从只含两个未知量的节点入手，依次求解各节点上的力系 ——得各杆内力。
第4节 滑木箱
中型木箱： 内装物质量：150～1500kg； 外尺寸长、宽、高之和<7m; 宽、高<1.5m; 机械产品包装，小件货物的集 装。
一.滑木箱结构
端木
二.滑木箱尺寸
使包装箱具备一定的堆码强度和顶部负载
强度，使运输空间充分利用。
第2节 箱用木材
1.树种与品质特性
●树种：针叶树:各种松木； 阔叶树:桦木、栗木和山毛榉；
●质量指标 密度和硬度：单位体积的质量。阔叶树密度大，强度高， 干燥和加工困难；针叶树密度小，易于切削加工，适用于包 装。 含水率：木材中所含水分的重量占烘干重量的百分率。 ——影响尺寸稳定性，控制在20%为宜。 干缩率：木材的含水率从饱和到烘干时，其尺寸随含水 率降低而缩小的百分率。 ——因方向而异。横向：弦向收缩大于径向； ——弦向:径向:纤维方向（纵向）的收缩比=10： 5：0.5.